Загадки электричества
Задача № 31. О второй загадке калильной лампочки.
— Смотрите, товарищи, — сказал он, — я выгнул волосок наэлектризованным ламповым стеклом. Быстро натираю стеариновую свечу о свои волосы и подношу ее к волоску. Он выгибается еще сильнее. Не правда ли, это вполне понятно, если на стенке колпачка действительно образовался (—) заряд? На волосок теперь действует не только отрицательный заряд стенки колпачка, но еще и заряд свечи. Эти два заряда, конечно, будут притягивать волосок сильнее. Этот опыт, товарищи, доказывает справедливость нашего предположения об отрицательной электризации стенки колпачка. Но вот что удивительно и непонятно: волосок очень быстро выпрямляется при поднесении наэлектризованной свечи. Без свечи он держится в выгнутом состоянии полминуты и дольше, а если поднести свечу, то, несмотря на то, что заряд свечи усиливает притяжение волоска, он через несколько секунд выпрямляется.
Мы пришли к следующим выводам:
1. Волосок, раскаленный электрическим током, излучает отрицательное электричество.
2. При горении лампочки отрицательное электричество наполняет ее полость, но не оказывает на волоски никакого механического влияния потому, что оно равномерно распределено вокруг волосков.
3. При приближении положительного заряда (натертое стекло) отрицательное электричество собирается в большом количестве на внутренней поверхности колпачка у того места, к которому подводится (+) заряд. Это понятно, так как положительный заряд натертого лампового стекла притягивает отрицательное электричество, находящееся внутри колпачка калильной лампочки. Таким образом на внутренней поверхности колпачка, в том месте, около которого находился (+) заряд, образуется „сгущенный слой“ отрицательного электричества. Этот „сгущенный слой“ также не оказывает влияния на ближайший волосок лампочки, так как его сила нейтрализуется (+) зарядом натертого стекла.
4. Когда ламповое стекло отодвигается от волоска, электрические силы „сгущенного слоя“ освобождаются и энергично начинают действовать на волосок, который и выгибается (притягивается) в сторону „сгущенного слоя“.
5. Приближая к выгнутому волоску натертую свечу с (—) зарядом, мы тем самым усиливаем действие отрицательного заряда „сгущенного слоя“. От этого волосок выгибается сильнее.
6. Отрицательный заряд стеариновой свечи отталкивает электричество „сгущенного слоя“ (оба электричества одноименные), вследствие чего слой быстро рассеивается и волосок лампочки выпрямляется. В этом и заключается ответ на задачу № 31.
— Товарищи, — сказал председатель, — я придумал еще одну задачу, которая должна окончательно разрешить вопрос, правильное ли мы дали объяснение всем явлениям.
Задача № 32. О третьей загадке калильной лампы.
К выгнутому волоску лампочки я подношу, вместо стеариновой свечи, свою руку. Вы замечаете, что волосок выпрямляется. Я отвожу руку, и волосок вновь выгибается.
Попробуйте объяснить это новое явление.
На этот вопрос мы ответили, не задумываясь. При приближении к „сгущенному слою“ руки в ней, благодаря влиянию
(индукции),возникает положительный заряд. Отрицательный заряд руки уходит в землю, а положительный связывает отрицательный заряд „сгущенного слоя“, отчего волосок и выпрямляется.
Один из присутствующих неожиданно сказал:
— Товарищи, знаете ли вы, какое явление нам посчастливилось наблюдать?! Знаете ли вы, что это за электричество, которое испускает раскаленный волосок лампочки?! Это электроны, товарищи!
Величайшее торжество наступило у нас в тот момент, когда мы, наконец, договорились до электронов.
Раскаленный волосок лампочки выбрасывает в пространство поток отрицательных частичек электричества, именуемых электронами. Современная наука может различными способами получать такие потоки электронов. Одним из таких способов и является накаливание тела.
Атомы отрицательного электричества (электроны) значительно более подвижны, чем атомы положительного — всегда связанного с материей, и потому с поверхности накаленного тела электроны вылетают в изобилии. Вся внутренняя полость калильной лампочки наполняется (во время ее горения) быстро двигающимися по всем направлениям электронами, которые не оказывают никакого влияния на волосок, так как они окружают его со всех сторон. Но при условии, что вблизи лампочки имеется положительный заряд (натертое стекло), электроны начинают скопляться на внутренней поверхности баллона лампы в том месте, к которому мы поднесли (+) заряд. Их количество будет тем большее, чем больше будет величина заряда. Теперь уже волосок лампочки будет окружен электронами неравномерно — их будет очень много на стенке баллона против лампового стекла и значительно меньше во всех других направлениях. Однако, и на это волосок лампочки не будет реагировать, так как силы сгущенного слоя электронов нейтрализуются действием (+) заряда лампового стекла. Но в тот момент, когда мы удаляем ламповое стекло, освобождающаяся сила электронов начинает энергично действовать на ближайший волосок, и он выгибается.
Ряд замечательных открытий и изобретений последних десятилетий, мощные выпрямители переменного тока, лучи
Рентгена, ламповые детекторы для радио-телефонов и мн. др., был сделан благодаря работам с свободно движущимися электронами. Физика и электротехника наших дней уделяет максимум своего внимания их изучению. Поэтому вполне понятно волнение, с каким мы встретили удовлетворительные результаты своих опытов.
Впоследствие мы остановились на этом вопросе более подробно.
— Товарищи, — сказал один из нас,— вы говорите, что электроны это атомы отрицательного электричества, но в таком случае свойства их должны быть те же, что и электричества. Например: электричество не проходит сквозь стекло, следовательно и электроны не должны проходить через него. Так ведь?
— Конечно так,—отвечали мы.
— Ничего подобного, — возразил наш товарищ, — электроны проходят сквозь стекло. Я докажу это вам моей задачей № 33.